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第1章 大学计算机基础简明教程


第1章 计算机与信息社会
1.1 计算机的发展 1.2 信息技术概述 1.3 计算机在信息社会中的应用 教学安排:以自学为主

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1.1 计算机的发展
? 算 盘 ? 计算尺 ? 加法器 中国唐代 第一种手动式计数器 1622年,英国William Oughtred 手动式、减、乘、除、指数和三角函数运算 1942年,法国Blaise Pascal 机械式,只能做加法 1673年,德国Gottfried Leibniz 机械式,加、减、乘、除和开方 1812年,英国Charles Babbage 1834年,英国Charles Babbage
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? 计算器
? 差分机 ? 分析机

1.1.1 近代计算机
1.差分机和分析机
查尔斯.巴贝奇 1812年差分机 1834年分析机

史料:查尔斯.巴贝奇

三部分组成: (1)由许多轮子组成的保存数据的存储库; (2)运算装置; (3)能对操作顺序进行控制,并选择所需处理的数 3 据以及输出结果的装置。

2. MARK I 1944年
Howard Aiken博士发现了查尔斯.巴贝奇的论文 在IBM的支持下,用机电方式制造了MARK I MARK II和 MARK III是电子计算机 51尺长 重5吨 750,000部份合并而成 有72个累加器,每一个 有自己的算术部件,及 23位数的寄存器。

3. ABC计算机 1941年 电子管数字计算机
4 John V.Atanasoff和Clifford E.Berry为数学物理研究研制的,

4. 阿兰.图灵和冯.诺依曼
史料: 阿兰.图灵 冯· 诺依曼

计算机科学奠基人 英国科学家 阿兰.图灵
主要贡献:
? 建立图灵机模型,奠定了可计算理论的 基础 ? 提出图灵测试,阐述了机器智能的概念 美国计算机学会(ACM)1966年设立图灵奖

电子计算机之父: 美籍匈牙利数学家 冯.诺依曼
主要贡献:
? 与同事研制人类第二台计算机EDVAC ? “存储程序”概念 冯· 诺依曼计算机 ? 奠定了现代计算机体系结构和工作原理
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1.1.2 电子计算机的问世

史料:莫奇莱和埃克特

1946年2月由宾州大学研制的ENIAC 电子计算机时代的到来

? 每秒5千次加减运算
? 没有存储器

? 采用十进制
重达30吨 第一款商用计算机:UNIVAL 占地250m2 启动工耗150000瓦 1947年,莫奇莱和埃克特 18000个电子管
电子数字积分计算机

Electronic Numerical Integrator And Calculator
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1.1.3 计算机的分代
时代


年份
46-58

器件
电子管

软件
机器语言汇编语言

应用
科学计算


三 四

58-64
64-71

晶体管
集成电路

高级语言
操作系统 数据库、网络等

数据处理工业控制
文字处理图形处理 社会的各个领域

71年迄今 大规模集成电路

电子管
史料:

晶体管

集成电路

大规模集成电路

IBM的发展史 HP的发展史

硅谷人才摇篮仙童半导体公司 比尔.盖茨

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1.1.4 计算机的分类
通用机

按用途分类
专用机 高性能计算机(巨型机或大型机): 速度最快、处理能力最强、 最快:NEC Earth Simulator 每秒35万亿次浮点运算,峰值40万亿次 中国:曙光4000A 2560颗64位AMD Opteron处理器 按综合性能 指标分类

每秒8万亿次浮点运算,全球排名第10
微型计算机: 台式机、笔记本和个人数字助量(PDA)

工作站:介于PC与小型机之间高档微机系统
高分辨率、大容量内外存,图形功能较强

服务器:网络环境中为多个用户提供服务的 计算机系统

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1.1.5 计算机的新技术
1.嵌入式技术
将计算机作为一个信息处理部件,嵌入到应用系统之中的一 种技术。 系统和功能软件固化起来,类似BIOS的工作方式。 应用:各种家电、数码相机等

2.网格计算
利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个“虚拟的 超级计算机”,其中每一台的计算机就是一个“节点”,而整个计算 是由成千上万个“节点”组成的“一张网格”。 优点:数据处理能力超强;充分利用网上的闲置处理能力。 示例:
图1.1.6 D2OL网格计算

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3.中间件技术
中间件是介于应用软件和操作系统之间的系统软件

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1.1.6 未来新型计算机
1.光计算机 利用光子取代电子进行 数据运算、传输和存储。 不同波长的表示不同的 数据 优点:超高速 缺点:体积庞大 2.生物计算机(分子计算机) 20世纪80年代中期开始研制 采用了生物芯片

3.量子计算机 利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机, 这种多现实态是量子力学的标志。

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1.2 信息技术概述
1.2.1 信息技术基础知识
1. 信息与数据 病历卡上记载病人的体温39oC是数据。数据39oC本身 是没有意义的。当数据以某种形式经过处理、描述或与其 它数据比较时,才能成为信息。某个病人的体温是39oC, 这才是信息,信息是有意义的。 ? 信息 ? 数据 各种事物的变化和特征的反映 信息的载体。

例如:数值、文字、语言、图形、图像等。

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2. 信息技术(Information Technology,IT) 联合国教科文组织的定义 应用在信息加工和处理中的科学、技术与工程的训 练方法和管理技巧;上述方面和技巧和应用;计算机及

其与人、机的相互作用;与之相应的社会、经济和文化 等诸种事物。

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1.2.2 现代信息技术的内容
1. 信息基础技术
? 微电子技术 ? 光电子技术 ? ? ? ? ? 当今世界新技术革命的基石 采用光子作为信息的载体

2. 信息系统技术
信息获取技术 传感技术、遥测技术和遥感技术 信息处理技术 计算机技术成为现代信息技术的核心 信息传输技术 光纤通信技术、卫星通信技术等 信息控制技术 利用信息传递和反馈来实现 信息存贮技术 缩微品、磁盘、光盘 通信技术(Communication)、计算机技术(Computer)和控 制技术(Control)合称为3C。

3. 信息应用技术
如信息管理、信息控制、信息决策
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1.2.3 现代信息技术的特点
? 数字化 大量信息可以被压缩,并以光速进行传输。 ? 多媒体化 文字、声音、图形、图像、视频等信息媒体与计算机集成在 一起,以接近于人类的工作方式和思考方式来设计与操作。 ? 高速度、网络化、宽频带 下一代的Internet技术。 ? 智能化 在超媒体的世界里,软件代理收集任何可能想要在网络上取 得的信息。

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1.3 计算机在信息社会中的应用
计算机的主要应用领域
1. 工商:电子商务、CAD/CAM 2. 教育:多媒体教育、远程教育 3. 医药:CAT、MRI、远程医疗 4. 政府:电子政府

计算机的应用类型
1. 科学计算 2. 数据处理 3. 电子商务 4. 过程控制 5. CAD/CAM/CIMS 6. 多媒体技术

5. 娱乐:虚拟现实、电影特技
6. 科研:数据采集、计算分析 7. 家庭:家庭信息化

7.虚拟现实
8. 人工智能
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思考题
1. 计算机的发展经历了哪几个阶段?各阶段的主要特征是 什么? 2. 按综合性能指标,计算机一般分为哪几类?

3. 信息与数据的区别是什么?
4. 什么是信息技术? 5. 为什么说微电子技术是整个信息技术领域的基础? 6. 信息处理技术具体包括哪些内容?3C的含义是什么? 7. 试述当代计算机的主要应用。
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